Aplicações para geraçãode. Gustavo Bastos Nunes Orientador: Alberto Barbosa Raposo Co-orientador: Bruno Feijó

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Maria Eduarda Graça Ramires
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1 Aplicações para geraçãode vérticesem GPU Gustavo Bastos Nunes Orientador: Alberto Barbosa Raposo Co-orientador: Bruno Feijó

2 Conteúdo Introdução História do pipeline Motivação Performance do Tessellator PN-Triangles vs Phong Tessellation Renderização de Tubos 3D Renderização de Terrenos em GPU Bibliografia

3 História do pipeline

4 Motivação modelos com alto nível de detalhe redução da necessidade de largura de banda animação mais eficiente só precisa animar a malha grosseira subdivide após a animação view-dependent LOD contínuo Possibilidade de novos algoritmos

5 Motivação Silhueta facetada no jogo MAFIA II

6 Motivação Silhuetas bem delineadas com o Tessellator

7 Performance do Tessellator

8 Performance do Tessellator

9 Performance do Tessellator

10 PN-Triangles vs Phong Tessellation

11 PN-Triangles vs Phong Tessellation

12 PN-Triangles vs Phong Tessellation

13 PN-Triangles vs Phong Tessellation

14 PN-Triangles vs Phong Tessellation

15 Renderização de Tubos 3D

16 Renderização de Tubos 3D

17 Renderização de Tubos 3D Possibilidade de LOD contínuo

18 Renderização de Tubos 3D Melhora do aliasing Raio pode ser setado dinamicamente por patch no Hull Shader Em nossa solução setamos o raio para ocupar dois pixels em espaço de mundo.

19 Renderização de Tubos 3D

20 Renderização de Tubos 3D

21 Renderização de Tubos 3D

22 Renderização de Terrenos em GPU Adicionado Frustum Culling em GPU em relação ao artigo original

23 Renderização de Terrenos em GPU Tecelagem máxima(ham)

24 Renderização de Terrenos em GPU Tecelagem mínima

25 Renderização de Terrenos em GPU

26 Renderização de Terrenos em GPU

27 Outras possibilidades J.C. Yang, J. Hensley, H. Grün, and N. Thibieroz, "Real-Time Concurrent Linked List Construction on the GPU", presented at Comput. Graph. Forum, 2010, pp Order Independent Transparency

28 Order Independent Transparency Construction by Example Classical problem in computer graphics Correct rendering of semi-transparent geometry requires sorting blending is an order dependent operation Sometimes sorting triangles is enough but not always Difficult to sort: Multiple meshes interacting (many draw calls) Impossible to sort: Intersecting triangles (must sort fragments) Try doing this in PowerPoint! 7/28/2010 Advances in Real-Time Rendering Course Siggraph 2010, Los Angeles, CA

29 Algorithm Overview 0. Render opaque scene objects 1. Render transparent scene objects 2. Screen quad resolves and composites fragment lists 7/28/2010 Advances in Real-Time Rendering Course Siggraph 2010, Los Angeles, CA

30 Step 0 Render Opaque Render all opaque geometry normally Render Target 7/28/2010 Advances in Real-Time Rendering Course Siggraph 2010, Los Angeles, CA

31 Algorithm Overview 0. Render opaque scene objects 1. Render transparent scene objects All fragments are stored using per-pixel linked lists Store fragment s: color, alpha, & depth 2. Screen quad resolves and composites fragment lists 7/28/2010 Advances in Real-Time Rendering Course Siggraph 2010, Los Angeles, CA

32 Setup Two buffers Screen sized head pointer buffer Node buffer large enough to handle all fragments Render as usual 7/28/2010 Advances in Real-Time Rendering Course Siggraph 2010, Los Angeles, CA

33 Step 1 Create Linked List Head Pointer Buffer Render Target Node Buffer Counter = 0 7/28/2010

34 Step 1 Create Linked List Head Pointer Buffer Render Target Node Buffer Counter = 0 7/28/2010

35 Step 1 Create Linked List Head Pointer Buffer Render Target Node Buffer Counter = 1 7/28/2010

36 Step 1 Create Linked List Head Pointer Buffer Render Target Node Buffer Counter = /28/2010

37 Step 1 Create Linked List Head Pointer Buffer Render Target Node Buffer Counter = 3 Culled due to existing scene geometry depth /28/2010

38 Step 1 Create Linked List Render Target Node Buffer Counter = /28/2010

39 Step 1 Create Linked List Render Target Node Buffer Counter = /28/2010

40 Node Buffer Counter Counter allocated in GPU memory (i.e. a buffer) Atomic updates Contention issues DX11 Append feature Linear writes to a buffer Implicit writes Append() Explicit writes IncrementCounter() Standard memory operations Up to 60% faster than memory counters 7/28/2010 Advances in Real-Time Rendering Course Siggraph 2010, Los Angeles, CA

41 Algorithm Overview 0. Render opaque scene objects 1. Render transparent scene objects 2. Screen quad resolves and composites fragment lists Single pass Pixel shader sorts associated linked list (e.g., insertion sort) Composite fragments in sorted order with background Output final fragment 7/28/2010 Advances in Real-Time Rendering Course Siggraph 2010, Los Angeles, CA

42 Step 2 Render Fragments Head Pointer Buffer Render Target Node Buffer (0,0)->(1,1): Fetch Head Pointer: -1-1 indicates no fragment to render /28/2010

43 Step 2 Render Fragments Head Pointer Buffer Render Target (1,1): Fetch Head Pointer: 5 Fetch Node Data (5) Walk the list and store in temp array Node Buffer

44 Step 2 Render Fragments Render Target Node Buffer (1,1): Sort temp array Blend colors and write out

45 Step 2 Render Fragments Head Pointer Buffer Render Target Node Buffer /28/2010

46 Demo AMD

47 Algoritmo CSG (Subtração) BF FF BF SORT FF BF BF Fragmento a ser renderizado!! Salva a profundidade Se perder em Z ou não achar duas FF seguidas, salva a profundidade do primeiro fragmento que não seja da superfície subtraída.

48 Algoritmo CSG (Subtração) Renderiza os objetos marcando se os fragmentos são back ou front faced e a qual superfície ele pertence ( a superfície que sofre a subtração ou a superfície subtraída ) Guarda todos os fragmentos em uma lista encadeada Renderiza um screen quad e ordena a lista de fragmentos de frente para trás Se o primeiro fragmento da lista for da superfície subtraída significa que ela não perde em Z e o fragmento que deve ser renderizado é o backfaced daquela superfície. Para achar este fragmento, itera na lista encadeada quando tiver passado por dois fragmentos front-faced o próximo é o fragmento desejado. Salva a profundidade de cada fragmento a ser renderizado em uma textura. Renderiza a cena de novo consultando a textura de profundidade, se o fragmento estiver na profundidade desejada, renderiza ele. Else clip(-1).

49 Bibliografia J. D. Owens, M. Houston, D. Luebke, S. Green, J. E. Stone and J. C. Phillips. GPU Computing. Proceedings of the IEEE, 96(5), May Boubekeur, T., and Alexa, M Phong tessellation. ACM Trans. Graph. 27, 5, 1 5. Vlachos, A., Peters, J., Boyd, C., and Mitchell, J Curved PN triangles. Symposium on Interactive 3D Graphics, L. Piegland W. Tiller, The NURBS Book, 2nd ed, Berlin, Germany: Springer-Verlag, Monographs in Visual Communication. Loop C., Schaefer S., Ni T., CastañoI.: Approximating Subdivision Surfaces with Gregory Patches for Hardware Tessellation. ACM Transactions on Graphics, 28, 5 (2009), , 9 C. Loop. Smooth subdivision surfaces based on triangles. Master s thesis, Dept. of Mathematics, University of Utah, August Loop, C., AND Schaefer, S Approximating catmull-clarksubdivision surfaces with bicubicpatches. ACM Transaction on Graphics 27, 1, 1 8. Stoll, C., Gumhold, S., Seidel, H.-P Visualization with stylized line primitives. In Silva, C. T., Grller, E., Rushmeier, H., editors, IEEE Visualization 2005 (VIS 2005), pages , Minneappolis, USA. IEEE. Merhof, D., Sonntag, M., Enders, F., Nimsky, C., Greiner, G., Hybrid visualization for white matter tracts using triangle strips and point sprites. In IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 12(5): Member-Peter Hastre-iter. Bloomenthal, J Calculation of reference frames along a space curve. Graphics Gems, Toledo, R. VisualisationInteractive de ModelesComplexes avec les CartesGraphiquesProgrammables [PhD thesis]. INRIA Nancy, Université Henri Poincaré, Ebert D., Musgrave F. K., Peachey D., PerlinK., Worley S., Mark B., and Hart J. Texture & Modeling: A Procedural Approach, 3rd Edition. Morgan Kaufmann, Perlin, K. An Image Synthesizer. Proceedings of SIGGRAPH 85. In Computer Graphics (1985), vol. 19, ACM SIGGRAPH, pp Valdetaro, A., Nunes, G., Raposo, A., Feijó, B., de Toledo, R. LOD terrain rendering by local parallel processing on GPU. In IX Brazilian Symposium on Computer Games and Digital Entertainment, Hugues Hoppe. Progressive meshes. In SIGGRAPH 96 Proc., pages , Aug C. Dykenand M. Reimers, Real-time linear silhouette enhancement, Proceedings of Mathematical Methods for Curves and Surfaces 2004, July 2004, Tromso, Norway, pp

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